Cultivation and quantification of microorganisms from the deep hot biosphere in the mid-Okinawa trough (IODP Exp. 331)
Final Report Abstract
Mikroorganismen im Meeresboden unterhalb aktiver hydrothermaler Austritte, in der sogenannten „sub-vent biosphere”, leben mutmaßlich an der oberen Temperaturgrenze für Leben auf den Erde. Zum ersten Mal wurde die Biosphäre von hydrothermal aufgeheizten Sedimenten im Rahmen der IODP Expedition 331, Deep Hot Biosphere, im September-Oktober 2010 beprobt. Insgesamt wurden an Bord der Chikyu mit einer BGR Wissenschaftlerin 120 Sedimentproben an fünf Bohrstellen (C0013-C0017) bis zu einer Tiefe von 110 Metern unterhalb des Meeresbodens genommen für Forschung in der BGR in Kooperation mit der Mikrobiologiegruppe von IODP Exp. 331 co-chief Ken Takai, Jamstec, Japan. In der BGR wurde die quantitative Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft mittels quantitativer real-time PCR analysiert. 16S rRNA Gene von Bakterien und Archaeen sowie die funktionellen Gene mcrA von Methanogenen, und aprA und dsrA von Sulfatreduzierern wurden quantifiziert. Mikrobielle Aktivität wurde mittels Mikrokalorimetrie gemessen und Kultivierung mit verschiedenen Medien wurde durchgeführt. Die quantitative Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaft in hydrothermal beeinflussten tiefen marinen Sedimenten war unterschiedlich von der in kalten und gemäßigten tiefen marinen Sedimenten, vormals analysiert in BGR. Archaea traten verstärkt bei höherer Temperatur auf. Trotz verstärkter mikrobieller Aktivität bei 90°C waren die angereicherten Kulturen und Isolate aus hydrothermal beeinflussten tiefen marinen Sedimenten nicht unterschiedlich zu denen aus kalten und gemäßigten tiefen marinen Sedimenten. Die Projektergebnisse geben Auskunft über den möglichen Lebensstil einer mikrobiellen Lebensgemeinschaft an der oberen Temperaturgrenze des Lebens im Meeresboden unterhalb eines Hydrothermalfeldes.
Publications
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2013. The first microbiological contamination assessment by deep-sea drilling and coring by the D/V Chikyu at the Iheya North hydrothermal field in the Mid-Okinawa Trough (IODP Expedition 331). Frontiers in Microbiology 4: 327
Yanagawa, K., T. Nunoura, S. McAllister, M. Hirai, A. Breuker, L. Brandt, C. House, C. L. Moyer, J.-L., K. Aoike, M. Sunamura, T. Urabe, M. Mottl and K. Takai
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2014 Characterization of metabolically active microorganisms in an active hydrothermal field in the Okinawa Trough (IODP Exp. 331). Proceedings of the IODP-ICDP-Colloquium, 17. - 19. March 2014, Erlangen, Germany
Blöthe, M., A. Breuker, A. Schippers
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2014. Microbial community stratification controlled by the subseafloor fluid flow and geothermal gradient at the Iheya North hydrothermal field in the mid-Okinawa trough (Integrated Ocean Drilling Program Expedition 331). Appl. Environ. Microbiol. 80: 6126-6135
Yanagawa, K., A. Breuker, A. Schippers, M. Nishizawa, A. Ijiri, M. Hirai, Y. Takaki, M. Sunamura, T. Urabe, T. Nunoura, and K. Takai
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2015. Deep Subsurface Microbiology. Front. Media.
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2016. Deep biosphere. In: Encyclopedia of Marine Geosciences, J. Harff, M. Meschede, S. Petersen, and J. Thiede (eds.), Springer, ISBN 978-94-007-6238-1
Schippers, A.
